智控冰箱軟件系統設計

王子

摘 要：隨著智能化技術的不斷發展，智控系統在電器行業中得到廣泛應用。智控冰箱實現了智能控制、遠程控制以及自動報警等功能。文章通過系統的剖析智控冰箱的性能等，提出智控冰箱軟件系統設計的具體方案，以此設計性能更完善的智控操作系統。

關鍵詞：智控冰箱；軟件系統；設計；CGI；web服務器

中圖分類號：TM925.21 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0031-02

Abstract： With the continuous development of intelligent technology， intelligent control system has been widely used in the electrical industry. Intelligent control refrigerator realizes the functions of intelligent control， remote control and automatic alarm. Through the systematic analysis of the performance of the intelligent control refrigerator， this paper puts forward the concrete scheme of the software system design of the intelligent control refrigerator， so as to design the intelligent control operating system with more perfect performance.

Keywords： intelligent control refrigerator； software system； design； CGI； web； server

隨著科學技術的不斷進步，信息化程度的提高以及人們對于智能家電的需求，智能化仍將為家電產品的主要形態，智能家電依舊是家電行業未來的主要發展熱點。基于數字化、三網融合、物聯網、大數據、云計算等應用技術的智能家電將是信息消費的中堅力量。建立一套有效的智能冰箱控制系統，不僅方便家用電器的智能化管理，更能在很大程度上提高生活品質，改善生活質量。

1 智控冰箱的功能概述

智控冰箱是依托大數據技術、遠程操作控制技術等對冰箱設備進行控制的電器設備。通過嵌入式Linux系統來實現控制冰箱自動監測、維護、管理的功能。對硬件系統仿真，同時軟件功能能夠得到支持，通過硬件和軟件上的結合最終形成穩定的智能控制系統。該系統設計采用ARM核的MC9328MX1微處理器。MC9328MX1是Motorola公司基于ARM920T的龍珠（Dragon Ball）MX1處理器，MC9328MX1內含ARM公司設計的16/32bit ARM920T微處理器內核，此種微處理器具有體積小、功耗低的優勢，尤其是現代工業技術的發展，使得此種微處理設備在現代智能領域具有廣泛的應用價值。

其主要包括智能查詢冰箱內食物的基本信息；根據食材的不同自動調控溫度；食材缺損時能夠給出相應的溫馨提示；根據存儲時間計算最大保存期限，當食物發生變質時能警告提醒；能夠連網上購買食材；根據冰箱內現有食材做出對應的食譜推薦；冰箱正常運作的監測與管理。

整個控制系統主要分為三大層面：應用層、中間層、設備層。設備層主要是能夠實現各類協議的轉換，同時又能夠驅動中間層為暫時停滯的設備提供掛起。為了能使應用層方便用戶需求開發，設備層還向應用層提供了開放接口。采取這種結構體系的目的在于既能實現家庭內的控制，又能實現遠程的控制，在很大程度上提高了運行速度和傳輸效率。在此基礎之上又搭建了一個Web服務器，在該服務器上能夠運行CGI動態頁面，當用戶通過瀏覽器對系統進行訪問時能夠起到信息交互、數據交換的作用。它主要是以ARM+Linux操作系統為依托，在網絡和冰箱控制管理上進行有效的數據傳播。由于嵌入式Web技術具有良好的用戶界面、強大而又方便的近程與遠程交互能力、一致的客戶端軟件，所以更能成為系統信息化、網絡化、集成化的重要途徑和手段。嵌入式Web服務器在系統中起到的關鍵作用就是分析用戶請求，只有分析明確后才能對該請求做出相應的處理，即調用出該請求相對應的功能模塊，實現功能的操作，完成用戶對于網絡冰箱的遠程控制。

2 智控冰箱軟件系統設計

軟件系統是智控冰箱控制系統的核心，智控冰箱軟件系統的設計主要包括：

2.1 Linux內核的配置

（1）進入linux內核配置菜單：在linux內核文件夾中點擊終端進入：輸入make menuconfig后進入。

（2）將配置文件范例加載到配置菜單中。點擊load an Alternate Configuration File進入后輸入：config_mini2440_t35將針對開發板的linux配置例子導入，在其基礎上新建linux配置。

（3）版本配置：點擊General setup目錄下。xyd118是自己定義的版本號，名字是自己定義的，如果使用其它內核編譯的驅動，不能加載到該版本內核中。驅動的編譯必須依賴于內核。自己定義的版本號為在linux內核的版本號后加了一個自己定義的版本號。是linux內核版本子集。

（4）設備驅動程序配置：點擊Device Drivers后按enter進入菜單。配置Network device support：根據開發板支持的網絡而選擇（配置網卡）。不可以全選，否則會報錯。點擊input device support：配置LCD屏的像素即點陣類型；鍵盤配置：選中keyboards后進入選擇AT keyboard（標準鍵盤）；觸摸屏配置：Touchscreens；一定要選中input子系統，相當于為所有輸入型驅動提供了統一的接口。例如輸入一個鍵值，那么就可以調用該統一接口將該鍵值報告給內核。至于在內核中怎么處理，這個不用管。這些是有系統來完成的。配置字符設備：Character devices；配置IIC support：IIC上層協議；配置：SPI support（SPI主的上層協議、SPI底層驅動）

（5）配置文件系統：File systems。文件系統里面：選擇NFS文件系統（如果通過網絡掛載文件系統就需要選中）。

（6）首先保存備份（輸入名字，備份以便下一次用類似的就可以直接在備份基礎上進行配置，減少工作量），然后退出保存即可。

（7）make（將配置好的內核編譯成zImage），根據電腦系統，一般需要10-30分鐘。如果編譯通過就會在：linux-2.6.32.2目錄下生成vmlinux文件（二進制代碼），linux-2.6.32.2/arch/boot目錄下生成zImage。

（8）生成make uImage（編譯成u-boot也能識別的內核，相當在zImage前加了一個u-boot能夠識別的頭文件）。

首先將：U-boot-1.3.4/tools下的mkImage即制作uImage的工具copy到linux系統下的use/bin目錄下。然后敲make uImage如果編譯通過就會在：linux-2.6.32.2/arch/boot下面生成uImage。

（9）然后燒寫即可。通過jlink燒寫vivi到norflash：通過dnw下載工具軟件將vivi，內核，根文件系統依次燒寫進nandflash；開機即可運行。（將led驅動編譯進內核，重啟不丟失）

2.2 文件系統的制作

和Windows的C，D，E等盤符相似，Linux操作系統也可以將磁盤，Flash等存儲設備劃分為若干個區，在不同分區下存放不同類型的文件。比如Windows的C盤中就存放著啟動系統所必須的一系列文件，而在Linux系統中，內核映像文件（在嵌入式系統眾，內核一般單獨存放在一個分區中），內核啟動后運行的第一個程序，給用戶提供操作界面的shell程序，應用程序所依賴的庫等。這些必需的基本的文件集合就被稱為根文件系統。它們都放在一個分區中，在系統啟動后就會首先掛載這個分區，也就是掛載根文件系統。

（1）創建根目錄。在home目錄下創建/home/rootfs文件夾，用作新構建的根文件系統的根目錄。

（2）構建 /bin、 /sbin、 linuxrc：解壓并進入busybox-1.16.1目錄，執行以下代碼操作：

# make defconfig

# make menuconfig

Busybox Setting

Build Options

[*]Build BusyBox as a static binary （no shared libs） //靜態編譯busybox

指定交叉編譯器為：

（/usr/local/arm/4.3.2/bin/arm-linux-） Cross Compiler prefix

Installation Options

Don't use /usr

Busybox Library Tuning

[*]Username shell prompts

[*]Query cursor position from terminal

[*]Fancy shell prompts

編譯出的busybox的shell命令解釋器支持顯示當前路徑及主機信息

保存退出

# make

# make install

在busybox目錄下有 _install目錄，里面有/bin /sbin linuxrc三個文件

3 測試結果

完成上述操作之后，需要對系統進行整體測試，如果異常是與程序的執行相同步的，則這往往是一種不當的操作的結果。智控冰箱軟件系統的設計必須要結合智控冰箱的性能，因此隨著智能控制技術的不斷發展，優化軟件設計將成為智能電器設備發展的核心。

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